Похожие презентации:
Хроматография. (Лекция 4)
1. Хроматография
Краткие сведенияо хроматографии
2.
хроматография - это способ разделения веществ,основанный на различии в их коэффициентах
распределения между двумя фазами, одна из которых
неподвижна.
Рис. Схема работы хроматографической
капиллярной газовой хроматографии
колонки
на
примере
3.
В случае газовой хроматографии подвижной чаще всего средойявляется газ-носитель, в нашем случае – гелий, неподвижной фазой в
нашем случае является засыпанное («набитое») внутрь трубки из
инертного материала либо нанесенное на внутреннюю поверхность
кварцевой трубки-капилляра твердое вещество, в зависимости от
решаемых задач имеющее ту или иную химическую природу, например:
Рис. 30%-Гептакис-(2,3-ди-О-метил-6О-трет-бутил-диметилсилил)- циклодекстрин, неподвижная фаза
для
разделения
оптических
изомеров
Рис.
Диметилдифенилполисилоксан,
неподвижная фаза для разделения
органических соединений
4.
Капиллярнаягазовая
хроматографическая колонка
HP-5MS общего назначения,
длина 30 м, внутреннний
диаметр 0,25 мм, внешний
диаметр 0.30 мм
Капиллярная
газовая
хроматографическая колонка
HP-5MS,
установленная
в
хроматограф.
Газ-носитель
подают
в
колонку
под
давлением из баллона.
5. К настоящему времени в ГХ предложено уже более 50 детекторов.
6. Детекторы по теплопроводности (ДТП)
Рис. 1а. 1 — корпус камеры; 2 — держатели чувствительногоэлемента; 3 — изоляторы; 4 — вход газа-носителя: 5 —
чувствительный элемент; 6 — выход газа-иосителя.
Рис. 1б. Электрическая мостовая схема ДТП в режиме
постоянного напряжения:
1— регистратор; 2 — источник питания; 3 — измеритель тока
моста; R1 — чувствительный элемент рабочей камеры детектора;
R2 — чувствительный элемент сравнительной камеры; R3, R4 —
постоянные резисторы (плечи) мостовой схемы.
7. Чувствительность ДТП зависит от:
теплопроводностей газа-носителя и смеси газа-носителя санализируемым веществом;
тока моста, причем с увеличением тока увеличивается
чувствительность, но уменьшается стабильность нулевой
линии;
температуры чувствительного элемента детектора, так как
ее увеличение приводит к увеличению чувствительности
детектора;
сопротивления чувствительного элемента;
температуры детектора, так как с ее уменьшением
повышается чувствительность;
расхода газа-носителя, поскольку ДТП является типичным
концентрационным детектором;
8. Пламенно-ионизационный детектор
Рис. 3 Схема дифференциальногоДПИ: а — с одним усилителем; б —
с двумя усилителями или одним
дифференциальным усилителем; i1
и i2 — ионизационные токи.
9. Теория скоростей
- Многолучевоераспространение потока и
пристеночная диффузия.
Продольная диффузия.
Сопротивление
массопереносу
H=A*V + B/V + С,
где
H - это ВЭТТ, см;
А - вклад многолучевого распространения потока;
В - вклад продольной диффузии;
С - вклад сопротивления массопереносу;
V - линейная скорость, см колонки/сек.
10. Практические выводы:
- чем выше скорость, темвыше вклад продольной
диффузии. Очень высокие
скорости приводят к
размывам фронта и
ухудшению разделительных
способностей колонны. К
тому же растет давление в
системе.
- чем ниже скорость, тем
выше вклад пристеночной
диффузии. Очень низкие
скорости приводят к
пристеночным размывам и
также ухудшают разделение.
К тому же падает
производительность
процесса хроматографии.
Практические выводы:
нужно точно определить
оптимальную скорость
потока и вести процесс с
такой скоростью.
11. Характеристики вещества, получаемые в хроматографическом методе
Время удержания (время выхода)– время, проходящее между
моментом ввода анализируемой
пробы в колонку, и моментом
выхода вершины пика вещества
из колонки.
Объем
удержания
–
объем
газа/жидкости-носителя, который
проходит по хроматографической
колонке
с
момента
ввода
анализируемой пробы в колонку
до момента выхода вершины пика
вещества из колонки.
Площадь
хроматографического
пика
–
параметр,
характеризующий
количество
12. Характеристики вещества, получаемые в хроматографическом методе
- асимметрия пика (a=A/B):характеристика качества
упаковки (и не только) колонки,
рассчитывается как отношение
большего плеча пика к меньшему.
- мертвый объем: объем подвижной фазы между
точкой ввода пробы и точкой ее обнаружения
детектором ( tм ).
Индекс удержания – отношение времен удержания какогото стандартного вещества (обычно для неполярных
колонок какого-либо углеводорода известного строения)
и определяемого вещества. Для одинаковых по
химическому составу колонок является постоянной
величиной.
13. Характеристики хроматограммы
- коэффициент распределения:отношение времени удержания
(или объема удержания) к
«мертвому» времени (или
мертвому объему), т.е.
k=(Vr)/(Vm)=(tr)/(tm);
- эффективность колонки, или число
теоретических тарелок (N):
рассчитываемая как приведенный
квадрат отношения времени
удержания к полуширине пика
Чем длиннее колонна, или чем меньше размер частиц
сорбента, тем выше будет эффективность работы колонны,
а, следовательно, и больше будет разделение между
веществами.
14. Типы хроматографирования по видам взаимодействия неподвижной фазы и образца:
Сорбционный – взаимодействие активныхцентров сорбента с элюируемыми
веществами.
Ионный – взаимодействие заряда
неподвижной фазы с противоположным
зарядом подвижной фазы.
Распределительный – «фильтрация»
веществ между порами неподвижной фазы
15. По способу элюирования:
1). Элюентный: вещества распределяются по активнымцентрам сорбента, десорбируясь в результате
изменения элюентной активности подвижной фазы, что
ослабляет сродство компонентов к активным центрам
сорбента.
2). Фронтальный. Вещества распределяются по фронту
элюции. В результате очищенным можно получить
только тот компонент, который выходит во фронте,
первым (т.е. тот, который обладает меньшим сродством
к активным центрам сорбента).
3). Вытеснительный. Вещества вытесняются
вытесняющим агентом или друг другом, что связано с
конкурентным сродством к активным группам сорбента.
Примеры: ИОХ (вытеснитель - соль), ВЭЖХ
(вытеснитель - например, додецилсульфат натрия для
обращенно-фазового режима), (вытеснитель - вещество,
с большим сродством к сорбенту, чем образец).
16. Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ)
• Нормально-фазовая:1.Неподвижная фаза с
пропилнитрильной
прививкой (нитрильной);
2.Неподвижная фаза с
пропиламинной
прививкой (аминной).
• Обращенно-фазовая:
1.Неподвижная фаза с
алкильной прививкой;
2.Неподвижная фаза с
алкилсилильной
прививкой.
17.
В случае жидкостной хроматографии подвижной средойявляется растворитель-носитель, в нашем случае – ацетонитрил,
метанол, вода, смеси растворителей, неподвижной фазой в нашем
случае является трубка-капилляр, в которую забит SiO2 или Al2O3 с
развитой поверхностью, на которую привиты кремнийсодержащие
соединения, в зависимости от решаемых задач имеющие ту или
иную химическую природу, например:
Рис. Неподвижные фазы для жидкостной хроматографии
фирмы ZORBAX
18. Основные характеристики матрицы:
1.Размер частиц (мкм);2.Размер внутренних пор (Å, нм).
• Получение силикагеля для ВЭЖХ:
1.Формование микросфер поликремневой
кислоты.
2.Сушка частиц силикагеля.
3.Воздушное сепарирование.
Частицы сорбента:
Регулярные (сферические): выше
устойчивость к давлению, выше стоимость;
Несферические: ниже устойчивость к
давлению.
19. Размер пор в ВЭЖХ
Чем меньше размер пор, темхуже их проницаемость для
молекул элюируемых
веществ. А следовательно,
тем хуже сорбционная
емкость сорбентов.
Чем крупнее поры, тем, вопервых, меньше
механическая устойчивость
частиц сорбента, а во-вторых,
тем меньше сорбционная
поверхность, следовательно,
хуже эффективность.
20. НОРМАЛЬНО-ФАЗОВАЯ ВЭЖХ
•Неподвижная фаза болееполярна, чем подвижная
в составе элюента
преобладает неполярный
растворитель:
Гексан:изопропанол=95:5 (для
малополярных веществ)
Хлороформ:метанол=95:5 (для
среднеполярных веществ)
Хлороформ:метанол=80:20
(для сильнополярных веществ)
21. ОБРАЩЕННО-ФАЗОВАЯ ВЭЖХ
• Неподвижная фаза менее полярна, чемподвижная
в составе элюента почти всегда
присутствует вода:
ВСЕГДА можно обеспечить полное
растворение БАС в подвижной фазе
Почти всегда возможно использовать УФдетекцию;
Почти все подвижные фазы взаимно
смешиваются;
Можно использовать градиентное
элюирование;
Можно быстро переуравновесить колонну;
Колонну можно регенерировать
22. Градиентное элюирование в обращенно-фазовой ВЭЖХ:
Можно постепенно изменять концентрацию элюентав подвижной фазе, тем самым добиваясь
постепенности десорбции компонентов с сорбента:
23. Ионообменная хроматография
Это взаимодействие зарядов молекул разделяемыхвеществ и противоположных зарядов компонентов,
связанных ковалентно с хроматографической матрицей.
Метод: вытеснительный.
Существует два вида неподвижных фаз (сорбентов):
- анионообменник, заряжен ПОЛОЖИТЕЛЬНО;
- катионообменник, заряжен ОТРИЦАТЕЛЬНО
24. Неподвижная фаза в ИОХ
НФ состоит из двух основныхчастей: матрица, на которую
привит химически лиганд,
несущий заряд.
Матрицы бывают совершенно
различной природы:
неорганические соединения
(например, силикагель) и
органические (синтетические
полимеры, такие как
полиметакрилат и полистирол; а
также полисахариды, которые
находят самое что ни на есть
широкое применение, например,
сефароза).
25. Хроматографическая система состоит из:
Принципиальная схема жидкостного хроматографа:/ — сосуд для подвижной фазы; 2 — насос; 3—
манометр; 4 — фильтр; 5 — демпфер; 6 —
термостат; 7 — инжектор; 8 — колонка; 9 —
детектор; 10 — самописец
26. Насос и градиентный задатчик
Все насосыдля ВЭЖХ
делятся на
две группы:
постоянного
расхода и
постоянного
давления
для упаковки колонок, давление достигает 100 МПа.
(1 мегапаскаль [МПа] = 10.2 технических атмосфер)
27.
Рис.Капиллярные
хроматографические
колонки
для
жидкостной хроматографии, слева – аналитическая колонка
диаметром 5 микрон с предколонкой, справа – аналитическая
колонка диаметром 1.8 микрон
28. Оборудование для ВЭЖХ
Детекторы для ВЭЖХ29. Хроматограф «Милихром»
30. Хроматограммы облученного раствора лигнина при различных длинах волн
Спектры оптического поглощенияотдельных продуктов радиолиза
лигнина